數控銑加工中心刀具半徑補償應用探究

付琦

摘要：帶刀庫的數控銑床又被稱為加工中心，發揮著生產自動化和提高生產效率的作用，而刀具半徑補償則是控制機械刀具中心運動，因此在數控銑加工中心中加入刀具半徑補償技術，不僅能提高機械工件生產的效率和質量，簡化機械運作程序的編制，還能提升工廠整體競爭實力。文章對數控銑加工中心刀具半徑補償的應用進行了探討。

關鍵詞：數控銑；加工中心；刀具半徑補償；生產自動化；機械工件 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG71 文章編號：1009-2374（2017）08-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.031

隨著城市現代化經濟的快速發展，城市工業發展作為整體經濟實力的基礎，更加受到人們的重視。為滿足人們對工件日益增長的需求量，在數控銑加工中心中加入刀具半徑補償技術，提升工廠工件的生產速率。但在實際應用中，刀具半徑補償技術仍然存在著一定問題，影響著數控銑加工中心的運行。因此，如何運用好數控銑加工中心刀具半徑補償技術，已經成為各個工廠未來生產發展的重要課題。故本文將對數控銑加工中心刀具半徑補償在實際工廠的應用進行分析和探討，了解數控銑加工中心刀具半徑補償基本運行方法，提升制作工件的質量水平，促進各個工廠的快速發展。

1 數控銑加工中心刀具半徑補償簡述

1.1 數控銑加工中心刀具半徑補償原理

在傳統刀具運行中，刀具的運動軌跡存在一定的問題，刀具中心軌跡和工件輪廓往往不重合，原因是銑刀的切削刃和刀具旋轉中心存在著一個刀具半徑值。為解決這個問題，設計者在每次刀具半徑發生改變時都要重新測量刀具半徑數據，再根據數據重新編寫程序，尤其是因為刀具由于磨損、重磨和換新刀等原因造成特別微小直徑改變時，更是增加了設計者工作量和數據數值計算復雜等級，進而造成人為計算數據數值失誤，生產的工件不符合出廠標準，更有甚者出現機械故障引起安全事故。

針對上述問題，工廠機械設計者在數控銑加工中心中加入了刀具半徑補償技術，即在各個工廠數控銑床運作系統所參考的相關數據信息庫中，加入有關刀具半徑補償技術的信息數據，使其形成一個獨立的信息數據庫。要注意的是，在進行刀具半徑補償的數據信息編寫和程序編制時，設計者和程序員不僅要考慮到各個工廠所擁有的全部不同種類數控銑刀自身的半徑，還要考慮到刀具半徑補償技術應用會不會影響到工廠原本的工藝流程，確保刀具半徑補償技術能夠自動進行刀具半徑差值補償，提升工廠工件制作的質量水平，減少不必要的資源浪費。

1.2 數控銑加工中心刀具半徑補償方式

在進行數控銑加工中心刀具半徑補償運作前，要對數控銑加工中的銑刀有簡單的了解，以便對后續不同類型的運作方式進行分析。銑刀是一種刀具，基本結構是由一個或者多個旋轉刀齒組成，在機械設備運作時各個刀具能夠依次、有間隔地切去工件余量，其在數控銑床中發揮著加工平面、臺階、溝槽和切斷工件等功能；銑刀種類較多，一般根據銑刀切削工件的最后形狀將銑刀分為六種：面銑刀、立銑刀、三面刃銑刀、圓柱形銑刀、角度銑刀和鋸片銑刀，這六種銑刀在實際機械設備中的使用方法是一樣的，首先將所需要種類的銑刀安裝在彈簧夾套中，呈現懸臂形態，在數控銑加工中心數據信息庫中加入刀具半徑信息，最后啟動運作設備即可。雖然六種銑刀在數控銑加工中心運行系統中的使用方法一樣，但由于每一種銑刀所加工工件余量不同，則不同種銑刀的磨損程度也是不一樣的。因此，根據每一種銑刀的特點和工作的不同，將刀具半徑補償分為刀具半徑左補償和刀具半徑右補償兩種方式，具體運作方式結構如下：刀具沿著規定軌跡前進，并同時在前進方向的左側或是右側，在刀具旋轉方向上，對刀具所損耗的半徑進行補償。其實兩種半徑補償方式運作方式是一致的，只是在結束切削工件余量時刀具位置不同，沿著刀具排放位置看，若是刀具最后位于工件輪廓左邊，即為刀具半徑左補償，而若是刀具最后在工件輪廓右邊，則為刀具半徑右補償。

1.3 數控銑加工中心刀具半徑補償運作流程

根據各工廠中數控銑加工中心刀具半徑補償運作流程，將數控銑加工中心刀具半徑補償運作流程分為三部分：刀具半徑補償的建立、刀具半徑補償的進行和刀具半徑補償的取消，運作基本流程是銑刀從起刀點開始運動，發送信息啟動刀具半徑補償的建立步驟，銑刀沿著設計者和編程員所設計和規定的軌跡前行，前進軌跡整體流線位置為刀具半徑補償的進行，最后銑刀完成對制作工件余量的切削，停止繼續運動是刀具半徑補償的取消，在基本流程中要注意刀具中心軌跡的計算和設計。此外，作為基本的運作流程基礎，數控銑加工中心刀具半徑補償的三個運作過程影響著制作工件最后的效果，故下面將對這三個運作進行流程分析：

1.3.1 刀具半徑補償的建立。刀具半徑補償的建立，不僅僅只是從銑刀在數控銑加工中心運動開始的，而是從準備銑刀開始。首先對銑刀的種類和型號進行挑選，選定適合的銑刀后，讓銑刀從起刀點就開始接近所制作的工件，并以數控銑加工中心信息庫中軌跡基礎數據為依據，在接近工件的位置時進行銑刀刀具中心位置的調整（向左或是向右），但要注意這一步只是建立階段，不能進行零件的加工。

1.3.2 刀具半徑補償的進行。刀具中心軌跡和預定編程軌跡之間存在著一定的偏置量，而這個偏置量的設定則是通過機械設備設計者和編程員對使用前后銑刀型號半徑變化進行計算，因此這是刀具半徑補償流程中最重要的一部分，不僅是因為其由刀具半徑補償信息數據系統控制，體現著設計者和編程員對是否出現刀具損害半徑精算錯誤，還由于一旦刀具半徑信息數據出現計算失誤，就會造成制作工件不符合要求，浪費社會有限資源，同時設計者和編程員要重新計算數據，機械加工設備不能投入使用，不僅耽誤了各個工廠生產進度，還增加了工廠的經濟負擔。

1.3.3 刀具半徑補償的取消。由于加工機械設備的限制，在數控銑加工中心運作時，制作模式是一對一或是多對多，因此刀具半徑補償技術的運作不能無止境的運作，有開始就有結束，因此就有了刀具半徑補償的取消流程。在實際運作中，刀具半徑補償的取消流程是三個運作流程步驟中最簡單的，當銑刀完成對制作工件整體的余量切削時，獨立信息數據庫會發送動作信息，讓銑刀結束位置的中心和編程軌跡終點（編程軌跡終點其實就起刀點）中心重合。此外，注意刀具半徑補償的取消和刀具半徑的建立一樣，不能對制作工件進行加工，避免破壞已完成工件。

2 數控銑加工中心刀具半徑補償的指令應用

數控銑加工中心刀具半徑補償的指令應用分為兩種：一種是刀具半徑補償的建立指令格式；另一種是刀具半徑補償取消指令格式。在進行兩種指令格式內容分析之前，要對會涉及到的信息數據簡稱進行簡單的了解：一是最基本的G41和G42，這兩個代碼分別代表著數控銑加工中心刀具半徑補償的兩種方式——刀具半徑左補償和刀具半徑右補償；二是在G41和G42中會有X、Y的出現，X、Y是設計者和編程員對刀具半徑變化值進行計算的最后結果，代表著銑刀最后的終點坐標值；三是指令格式還會有G17、G18、G19、G00和G01等代碼，這些代碼并排代表有關刀具半徑補償技術的信息數據，只是刀具半徑技術運作時的動作指令，承擔著整體各部分的技術連接。刀具半徑補償的建立指令格式：G17、G18、G19三者啟動控制G00和G01兩個動作的運行（注意刀具半徑補償的建立和取消只能由G00和G01兩者控制），G41、G42接受到動作信息數據后，根據由X、Y、Z三者兩兩組成的位置信息數據，開始讓銑刀靠近制作工件，并同時將相關運作數據進行記錄。刀具半徑補償的取消指令格式：G00、G01啟動控制G40動作的運行，進而使得銑刀停止于由X、Y、Z三者兩兩組成的信息數據提供的停止位置。

3 刀具半徑補償實際應用中的注意事項

由于各工廠都是剛開始在數控銑加工中心運作系統中加入刀具半徑技術，所以不論是工廠機械設備的操作人員，還是專業的機械設備設計者和編程人員，在實際刀具半徑補償技術應用中都存在著一定的問題，故下文將對刀具半徑補償的實際應用中的兩項重要注意事項進行簡單敘述。一是關于刀具半徑補償指令格式問題，除了上文提過的刀具半徑補償的建立和取消只能由G00和G01兩者控制以外，還有就是G41、G42和G40之間應當是直線連接，不能額外再加入任何轉移加工等流程，否則會造成指令格式混亂，機械設備無法正常進行工件加工，嚴重者影響數控銑加工中心信息數據庫的運作；二是有關于刀具半徑補償的進行注意事項，進行制作工件的切削和刀具半徑補償不能同時進行，必須確保刀具已被補償后才能進行制作工件的切削，避免出現制作工件被多次切削的過切現象。此外，要防止過切現象，要在刀具切入和切出工件時，確認刀具前進方向是工件輪廓邊線，不離開設計者和編程員規定的軌跡。

4 結語

在數控銑加工中心運作系統中加入刀具半徑補償技術，不僅能使數控銑加工系統適應性強、靈活性好、生產自動化程度和工件生產效率高，還能同時滿足人們對各個工廠工件的質量控制要求，尤其是在進行配合件的制作時，更是體現出刀具半徑補償技術在數控銑加工中心運作系統中的重要性和關鍵性。因此，熟練掌握數控銑加工中心刀具半徑補償技術，充分發揮著數控銑加工中心系統運作功能，增加各個工廠機械設備整體的利用率，在實現機械設備高效率、高質量、高精度和高技術水平時，確保各個工廠經濟效益，促進國民現代化經濟的快速發展。

參考文獻

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（責任編輯：蔣建華）